【文章內(nèi)容簡介】 開始 AT( box, b ) ========== 172。 ONBOX 172。 HB 狀態(tài) 2 AT( monkey, b ) Goto( a, b ) AT( box, b ) ========== 172。 ONBOX 172。 HB 狀態(tài) 3 AT( monkey, c ) Pushbox( b, c ) AT( box, c ) ========== 172。 ONBOX 172。 HB 猴子摘香蕉 (3/4) 31 狀態(tài) 4 AT( monkey, c) Climbbox AT( box, c ) ========== ONBOX 172。 HB 狀態(tài) 5(目標(biāo)狀態(tài) ) AT( monkey, c ) Grasp AT( box, c ) ========== ONBOX HB 猴子摘香蕉 (4/4) 32 主要優(yōu)點 自然： 一階謂詞邏輯是一種接近于自然語言的形式語言系統(tǒng)，謂詞邏輯表示法接近于人們對問題的直觀理解 明確： 有一種標(biāo)準(zhǔn)的知識解釋方法，因此用這種方法表示的知識明確、易于理解 精確： 謂詞邏輯的真值只有“真”與“假”，其表示、推理都是精確的 靈活： 知識和處理知識的程序是分開的，無須考慮處理知識的細(xì)節(jié) 模塊化： 知識之間相對獨立，這種模塊性使得添加、刪除、修改知識比較容易進行 主要缺點 知識表示能力差： 只能表示確定性知識，而不能表示非確定性知識、過程性知識和啟發(fā)式知識 知識庫管理困難： 缺乏知識的組織原則，知識庫管理比較困難 存在組合爆炸： 由于難以表示啟發(fā)式知識，因此只能盲目地使用推理規(guī)則，這樣當(dāng)系統(tǒng)知識量較大時，容易發(fā)生組合爆炸 系統(tǒng)效率低： 它把推理演算與知識含義截然分開，拋棄了表達內(nèi)容中所含有的語義信息，往往使推理過程冗長，降低了系統(tǒng)效率 33 確定性知識表示方法 謂詞邏輯表示法 產(chǎn)生式表示法 1. 產(chǎn)生式表示的基本方法 2. 產(chǎn)生式表示的例子 3. 產(chǎn)生式表示的特性 語義網(wǎng)絡(luò)表示法 框架表示法 34 事實的表示 事實的概念 事實是斷言一個語言變量的值或斷言多個語言變量之間關(guān)系的陳述句。 語言變量的值： 例如，“雪是白的” 語言變量之間的關(guān)系： 例如，“王峰熱愛祖國” 事實的表示方法 （對象，屬性，值） 例如， (snow, color, white) 或（雪，顏色，白）。其中，對象就是語言變量。 （關(guān)系，對象 1，對象 2） 例如， (love, Wang Feng, country) 或 熱愛，王峰，祖國） 35 規(guī)則的表示 產(chǎn)生式也叫產(chǎn)生式規(guī)則，或簡稱規(guī)則。 規(guī)則的基本形式 IF P THEN Q 或者 P→Q 其中， P是前提，也稱或前件，給出了該產(chǎn)生式可否使用的先決條件。 Q是結(jié)論或操作，也稱后件，給出當(dāng) P滿足時，應(yīng)該推出的結(jié)論或執(zhí)行的動作。 形式化描述 規(guī)則 ：： = 前提 → 結(jié)論 前提 ：： = 簡單條件 | 復(fù)合條件 結(jié)論 ：： = 事實 | 動作 復(fù)合條件 ：： = 簡單條件 And 簡單條件 [( And 簡單條件 … )] | 簡單條件 Or 簡單條件 [( OR簡單條件 … )] 動作 ：： = 動作名 | [(變元 , … )] 36 下面給出一個簡化的動物識別例子（完整例子第 3章討論），僅包括動物識別系統(tǒng)中的兩條規(guī)則： r3： IF 動物有羽毛 THEN 動物是鳥 r15： IF 動物是鳥 AND 動物善飛 THEN 動物是信天翁 其中， r3和 r15是上述兩條規(guī)則在動物識別系統(tǒng)中的規(guī)則編號，一般稱為規(guī)則號。 r3： 前提條件是“動物有羽毛” 結(jié)論是 “動物是鳥” r15： 前提條件是一個復(fù)合條件“動物是鳥 AND 動物善飛” ，它是兩個子條件的合取。 結(jié)論是“動物是信天翁” 37 主要優(yōu)點 自然性： 采用“如果 …… ，則 …… ”的形式，人類的判斷性知識基本一致。 模塊性： 規(guī)則是規(guī)則庫中最基本的知識單元，各規(guī)則之間只能通過綜合數(shù)據(jù)庫發(fā)生聯(lián)系，而不能相互調(diào)用，從而增加了規(guī)則的模塊性。 有效性： 產(chǎn)生式知識表示法既可以表示確定性知識，又可以表示不確定性知識，既有利于表示啟發(fā)性知識，又有利于表示過程性知識。 主要缺點 效率較低： 各規(guī)則之間的聯(lián)系必須以綜合數(shù)據(jù)庫為媒介。并且，其求解過程是一種反復(fù)進行的“匹配 —沖突消解 —執(zhí)行”過程。這樣的執(zhí)行方式將導(dǎo)致執(zhí)行的低效率。 不便于表示結(jié)構(gòu)性知識： 由于產(chǎn)生式表示中的知識具有一致格式，且規(guī)則之間不能相互調(diào)用，因此那種具有結(jié)構(gòu)關(guān)系或?qū)哟侮P(guān)系的知識則很難以自然的方式來表示。 38 確定性知識表示方法 謂詞邏輯表示法 產(chǎn)生式表示法 語義網(wǎng)絡(luò)表示法 1. 語義網(wǎng)絡(luò)概述 2. 事物和概念的表示 3. 情況和動作的表示 4. 語義網(wǎng)絡(luò)的基本推理過程 5. 語義網(wǎng)絡(luò)表示的特征 框架表示法 39 概念 語義網(wǎng)絡(luò)是一種用實體及其語義關(guān)系來表達知識的有向圖。 結(jié)點： 代表實體，表示事物、概念、情況、屬性、狀態(tài)、事件、動作等 ?。?代表語義關(guān)系，表示所連兩個實體之間的語義聯(lián)系，必須帶有標(biāo)識 語義基元 語義網(wǎng)絡(luò)中最基本的語義單元稱為語義基元，可用三元組表示為： （結(jié)點 1，弧，結(jié)點 2） 基本網(wǎng)元 指一個語義基元對應(yīng)的有向圖，是語義網(wǎng)絡(luò)中最基本的結(jié)構(gòu)單元 例如： 語義基元（ A, R, B）所對應(yīng)的基本網(wǎng)元，如圖 23所示。 例 用語義基元表示“鴕鳥是一種鳥”這一事實。 解： 如圖 24所示。 說明： 弧的方向不可隨意調(diào)換。 A B R 圖 24 鴕鳥 鳥 是一種 圖 23 40 鳥 人 ISA 實例關(guān)系： ISA 體現(xiàn)的是 “具體與抽象” 的概念，含義為“是一個”，表示一個事物是另一個事物的一個實例。例“李剛是一個人”，如圖 26。 圖 26 實例關(guān)系 張強 共青團 AMemberof 圖 28 成員關(guān)系 成員關(guān)系： AMemberof 體現(xiàn)的是 “個體與集體” 的關(guān)系，含義為“是一員”，表示一個事物是另一個事物的一個成員。例“張強是共青團員”，如圖 28。 上述關(guān)系的主要特征 屬性的繼承性 ，即處在具體層的結(jié)點可以繼承抽象層結(jié)點的所有屬性 . 分類關(guān)系： AKO 也稱泛化關(guān)系，體現(xiàn)的是 “子類與超類” 的概念，含義為“是一種”，表示一個事物是另一個事物的一種類型。例“機器人是一種機器”，如圖 27。 李剛 動物 圖 27 分類關(guān)系 AKO 基本語義關(guān)系 (1/3) 41 基本語義關(guān)系 (2/3) 屬性關(guān)系 指事物和其屬性之間的關(guān)系。常用的有 ： Have： 含義為“有”，表示一個結(jié)點具有另一個結(jié)點所描述的屬性 Can： 含義為 “能”、“會”，表示一個結(jié)點能做另一個結(jié)點的事情 例如：“鳥有翅膀”，如圖 29 包含關(guān)系（聚類關(guān)系） 指具有組織或結(jié)構(gòu)特征的“部分與整體”之間的關(guān)系。常用的包含關(guān)系是： Partof ： 含義為“是一部分”，表示一個事物是另一個事物的一部分。 例如，“大腦是人體的一部分”，如圖 211 再如，“黑板是墻體的一部分”，如圖 212 聚類關(guān)系與實例、分類、成員關(guān)系的主要區(qū)別 聚類關(guān)系一般不具備屬性的繼承性。 如上例，大腦不一定具有人的各種屬性 黑板也不具有墻的各種屬性。 大腦 人體 Partof 圖 211 包含關(guān)系一 鳥 翅膀 Have 圖 29 屬性關(guān)系 黑板 墻 圖 212 包含關(guān)系二 Partof 42 基本語義關(guān)系 (3/3) 時間關(guān)系 指不同事件在其發(fā)生時間方面的先后次序關(guān)系。常用的時間關(guān)系有： Before： 含義為“在前” After: 含義為“在后” 如：“倫敦奧運會在北京奧運會之后”，圖 213 位置關(guān)系 指不同事物在位置方面的關(guān)系。常用的有： Locatedon： 含義為“在 … 上面” Locatedunder： 含義為“在 … 下面” Locatedat： 含義為“在 … ” 如，“書在桌子上”，圖 214 相近關(guān)系 指不同事物在形狀、內(nèi)容等方面相似或接近。常用的相近關(guān)系有： Similarto： 含義為“相似” Nearto： 含義為“接近” 如，“貓似虎” ，圖 215 After 倫敦奧運會 北京奧運會 圖 213 時間關(guān)系 Locatedon 書 桌子 圖 214 位置關(guān)系 Similarto 貓 虎 圖 215 相似關(guān)系 43 表示一元關(guān)系 Can 運動 吃 動物 Can 圖 216 動物的屬性 一元關(guān)系是指可以用一元謂詞 P(x)表示的關(guān)系。謂詞 P說明實體的性質(zhì)、屬性等。 常用：“是”、“有”、“會”、“能”等語義關(guān)系來說明。如，“雪是白的” 。 一元關(guān)系的描述 一個一元關(guān)系就是一個語義基元，可用一個基本網(wǎng)元來表示。其中，結(jié)點1表示實體，結(jié)點 2表示實體的性質(zhì)或?qū)傩缘?，弧表示語義關(guān)系。 例如，“李剛是一個人”為一元關(guān)系，其語義網(wǎng)絡(luò)如前所示。 例 用語義網(wǎng)絡(luò)表示“動物能運動、會吃” 。 44 表示二元關(guān)系 (1/3) Can Can AKO Live Have Can AKO Can 運動 吃 動物 鳥 魚 翅膀 水中 飛 游泳 圖 217 動物分類的語義網(wǎng)絡(luò) 二元關(guān)系是指可用二元謂詞 P(x,y)表示的關(guān)系。其中， x,y為實體， P為實體之間的關(guān)系。 單個二元關(guān)系可直接用一個基本網(wǎng)元來表示。 復(fù)雜關(guān)系，可通過一些相對獨立的二元或一元關(guān)系的組合來實現(xiàn)。 例 28 用語義網(wǎng)絡(luò)表示： 動物能運動、會吃。 鳥是一種動物，鳥有翅膀、會飛。 魚是一種動物，魚生活在水中、會游泳。 解： 其語義網(wǎng)絡(luò)表示如圖 217所示 45 表示二元關(guān)系 (2/3) Locatedat 中關(guān)村 理想公司 王強 Workfor 經(jīng)理 Headship 28歲 Age 圖 218 經(jīng)理王強的語義網(wǎng)絡(luò) 例 29 用語義網(wǎng)絡(luò)表示： 王